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2021年10月28日 | 对比爆款电动车上三元锂/磷酸铁锂电芯的特性差异
2021-10-28 来源：2030出行研究室
对于三元锂与磷酸铁锂电芯的特性，今天我想把一些关键数据做一个整理。首先对比一下同一个电芯制造商（宁德时代），提供给特斯拉Model 3的磷酸铁锂版本和提供给小鹏P7的三元锂NCM811，然后再比较下采用比亚迪刀片电池的汉EV的磷酸铁锂电芯，和特斯拉磷酸铁锂电芯版本的差异。
Part 1：特斯拉与小鹏P7的电芯差异
我把这两颗电芯做了一个对比，特斯拉的电芯是按照之前的模组做了定制，共同特点都是面向轿车的，所以高度比之前宁德时代所有的电芯都是矮了一些。从这个意义上来看，这种矮电芯工艺的成熟使得宁德打开了电动轿车这个市场。从电芯的差异来看，隔膜涂敷的厚度两种有着明显的差异，整体电芯的能量密度在Wh/g上差异为46.6%，Wh/L上差异为51.2%。
表1 两颗电芯的数据差异对比
从数据上来看，磷酸铁锂确实在低温的容量保持率上要差一点——在0度下两者的差异为3.2%，-10度下为7.30%，在-20度下为15.30%。从这个数据来看，在低温环境下特斯拉的策略是尽早开启加热，把电芯温度尽快拉到0度以上。我个人的看法是，在北京以北的地区，磷酸铁锂的使用障碍还是不少的。目前国内想的办法都是电芯脉冲的子加热策略，我预计后面3个月当特斯拉的磷酸铁锂版本车型大规模上量后，还是会出现一定的抱怨。
图1 三元电芯和铁锂电芯的不同温度保持率
主要是在低温下，磷酸铁锂电芯的电压掉得特别快，如下所示，虽然容量保持率还能勉强放出来71.2%，但此时电压处在特别低的区域，所以我预估在特别寒冷的状态下，这个电池的实际使用可能做了特殊的处理。
图2 不同温度下磷酸铁锂和三元锂电池的容量释放的差异
Part 2：比亚迪的刀片能不能打？
下面是两家供应商（宁德时代&比亚迪）磷酸铁锂电池的对比。首先是隔膜上存在差异—— 一个采用14um的PP，一个之前已经说了，而从具体的参数规格来看，能量密度的差异基本是没有的。总体来看，比亚迪刀片电池由于在结构上有创新，所以在电芯能量密度比较低的情况下，整体的布置效率还相对更高一些。
备注：等Model Y铁锂版本出来以后，我们可以再针对这颗电芯来做一些讨论和对比
表2 比亚迪铁锂和比亚迪刀片两颗电芯的差异
在低温特性上，两颗电芯几乎是同出一辙，因为两颗电芯用的是同一家磷酸铁锂材料厂的材料，宁德的其他特性可能更好一点，所以两颗电芯在-20度和-15度的特性几乎都差不多，都不是很能打。不过我相信如果将刀片电池给特斯拉用，其实和宁德的铁锂电池不会有大的差异。
图3 两颗磷酸铁锂电芯的低温特性差异
和上面谈到的一样，电压掉得太快了——实际如果冷透了电芯，SOC没充满的话，这车会快速掉电。
图4 两颗电芯的温度数据差异
小结：
我个人觉得磷酸铁锂电芯冬季在寒冷地区的表现不会很好，因此需要特殊的电池管理策略——由于电压曲线十分特殊，加上阻抗的变化使得电压变得特别怪，所以磷酸铁锂的推广是配合着电芯自加热能力和加热的管理策略的，这方面我们后面可以做一个解读。
史海拾趣
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